dsp作為可編程數(shù)字信號(hào)處理專用芯片是微型計(jì)算機(jī)發(fā)展的一個(gè)重要分支，也是數(shù)字信號(hào)處理理論實(shí)用化過程中的重要技術(shù)工具。隨著微電子技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的迅速發(fā)展，dsp的性能價(jià)格比不斷提高，正在受到業(yè)界越來越廣泛的關(guān)注。尤其是在科學(xué)技術(shù)發(fā)展的今天，各種智能化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制算法越來越復(fù)雜，單純依靠pc機(jī)和單片機(jī)組成的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)格局正在逐漸發(fā)生變化，以局部高速信息處理和全局pc控制的復(fù)雜計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)以及以高速dsp為核心的具有復(fù)雜計(jì)算和控制的嵌入式控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)電路正在逐漸興起。

　　2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

　　本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)就是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)上數(shù)據(jù)的無線傳輸，其關(guān)鍵技術(shù)在于計(jì)算機(jī)同dsp的數(shù)據(jù)交換以及數(shù)據(jù)的編碼調(diào)制。這里，采用的糾錯(cuò)編碼方式為與交織結(jié)合的戈萊碼編碼方式，調(diào)制方式為4ftsk。但是，與傳統(tǒng)方法不同的是，該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換是通過計(jì)算機(jī)的pci總線來實(shí)現(xiàn)的，并且4ftsk的調(diào)制是通過dsp用數(shù)字合成頻率的方法實(shí)現(xiàn)的。同時(shí)，考慮到系統(tǒng)的可再開發(fā)性，模塊集成了調(diào)制和解調(diào)模塊。系統(tǒng)核心框圖如圖1所示。

　　圖1 系統(tǒng)核心框圖

　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　3.1 系統(tǒng)硬件原理

　　系統(tǒng)的硬件原理框圖如圖2所示。系統(tǒng)選用ti公司的tms320c5402作為處理芯片，pci2040作為pci接u芯片，利用dsp的hpi接口實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和插卡之間的數(shù)據(jù)交換。同時(shí)，還選用高速的ram, eprom作為擴(kuò)展數(shù)據(jù)、程序存儲(chǔ)器。dsp接收到計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)后，根據(jù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器里預(yù)先開辟的作為數(shù)字合成頻率正弦表的一塊內(nèi)存實(shí)現(xiàn)ftsk的調(diào)制，并利用并行數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片ca3338將ftsk調(diào)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號(hào)并通過放大器進(jìn)行放大。這樣，就完成了計(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)的調(diào)制。為了保證系統(tǒng)的可靠性，采用max814作為看門狗電路。此外，選用一片cpld對(duì)芯片進(jìn)行邏輯控制，這樣，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。

　　圖2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

　　3.2 硬件抗干擾設(shè)計(jì)

　　由于dsp是高速器件，因此在設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的電路板時(shí)面臨著電磁干擾（emi）的問題。印制電路板的抗干擾設(shè)計(jì)對(duì)pcb的電磁兼容性影響很大，為了使pcb上的電路正常工作，本系統(tǒng)采取了以下措施：1） 加粗電源線寬度，減少環(huán)路電阻。同時(shí)，使電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致，這樣有助于增強(qiáng)抗噪聲能力；2） 數(shù)字地與模擬地分開，接地線盡量加粗， 接地線構(gòu)成閉環(huán)路；3） 配置去耦電容可以抑制因負(fù)載變化而產(chǎn)生的噪聲，這是印制電路板的可靠性設(shè)計(jì)的一種常規(guī)做法；4） 對(duì)于dsp閑置的i/o口，不要懸空，接地或接電源，對(duì)dsp使用看門狗電路，盡量降低dsp的晶振和選用低速數(shù)字電路。

　　4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

　　在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，比較關(guān)鍵的技術(shù)是：dsp同計(jì)算機(jī)之間通過hpi接口和pci總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換、根據(jù)數(shù)字合成頻率的方法利用dsp實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的調(diào)制、上位機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的編碼交織、dsp的匯編程序設(shè)計(jì)和pci接口卡驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)。

　　4.1 dsp同計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)交換的實(shí)現(xiàn)

　　dsp同計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換有很多種方法：串口、并口、i/o接口還有hpi接口。為了方便并且快速的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，在本系統(tǒng)中，采用tms320c5402的hpi接口與計(jì)算機(jī)的pci總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

　　tms320c5402是在類別上屬于tms320c54x系列dsp。它由中央處理單元（cpu）、總線、存儲(chǔ)器、片內(nèi)外設(shè)、以及外部總線接日等部分組成。tms320c5402的外設(shè)有：軟件可編程等待狀態(tài)發(fā)件二器，有可編程的塊切換等待狀態(tài)；增強(qiáng)型的8位主機(jī)接口（hpi8 ）;兩個(gè)硬件定時(shí)器；擁有鎖相環(huán)（pll）的時(shí)鐘發(fā)生器；一個(gè)直接存儲(chǔ)器（dma）控制器；兩個(gè)多通道緩沖串行！l（mcbsps）等。hpi接口是一個(gè)8位并行口，用來與主設(shè)備或主處理器接口。tms320c5402采用增強(qiáng)型主機(jī)接口。此主機(jī)接口同標(biāo)準(zhǔn)型主機(jī)接日相比主要區(qū)別在于：增強(qiáng)型可以訪問整個(gè)片內(nèi)ram。

　　在本系統(tǒng)中，pci接口芯片選用ti公司的pci2040。pci2040可以實(shí)現(xiàn)8位hpi接口的tms320c54x系列與高性能的pci總線之間無縫連接的dsp-pci橋。pci2040提供了幾個(gè)外部接口：

　　pci總線接口：pci2040提供了與pci總線規(guī)范完全兼容的32位總線接口。這些總線接口可以實(shí)現(xiàn)配置寄存器讀寫，內(nèi)部存儲(chǔ)器訪問，并可以通過存儲(chǔ)器映射空間訪問hpi接口。

　　hpi接口：pci2040的hpi接口用于訪問tms320c54x或tms320c6x。連接到hpi接口的設(shè)備以存儲(chǔ)器映射的方式映射到卞機(jī)存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)。主機(jī)通過訪問pci2040訪問hpi接口。

　　4.2 利用dsp實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的調(diào)制

　　由于本設(shè)計(jì)的調(diào)制主要是利用軟件與硬件結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)，并且力求產(chǎn)生的信號(hào)精確，故系統(tǒng)選用了高速d/a（ca3338）轉(zhuǎn)換芯片，用匯編語言編程